【C++】string类接口的了解和使用

为什么我们要学string类呢？那是必须是为了方便啊！在C语言中，我们创建一个字符串，有很多操作或者必须要注意的细节会把控不住，所以C++中出现了string类，让我们应对字符串等oj题也方便快捷了许多！

一、STL的介绍

STL(standard template libaray- 标准模板库 ) ： 是 C++ 标准库的重要组成部分 ，不仅是一个可复用的组件库，而且 是一个包罗数据结构与算法的软件框架 。

STL 的六大组件 ：仿函数、算法、迭代器、空间配置器、容器、配接器。

这些在我们接下来的学习都会深入学习！

网上有句话说： “ 不懂 STL ，不要说你会 C++” 。 STL 是 C++ 中的优秀作品，有了它的陪伴，许多底层的数据结构

以及算法都不需要自己重新造轮子，站在前人的肩膀上，健步如飞的快速开发。

二、标准库中的string类

1、简介string

 string是一个模板，是因为编码不同，导致char的字节数不同，所以需要模板来适应不同的编码类型，原型差不多就是这样的：

 我们接下来研究的：utf-8,char为一个字节的string类

 2、库中的string类的常用接口说明

   1.构造函数

在学习任何类之前，当然要先看它的构造函数了！（我们只了解重要且常用的）

 构造函数：直接上例子：

  可以看得出，s1为默认的构造函数

s2是带参的构造函数（理解：会开辟一段空间，将内容存起来）

s3的构造方式，会发生隐式类型转换，会产生临时变量，先构造，再拷贝构造，优化后就是构造

s4构造是用n个char c 字符去初始化

拷贝构造：自定义类型拷贝会发生深拷贝，所以形参一般要用引用减少拷贝，提高效率

s5，s6都是拷贝构造

2.npos

npos是一个静态成员变量，无符号整型，是一个极大的数。

对于这个构造函数，是在str的pos位置开始向后len的长度，这段字符串进行初始化。

那默认不传len，len的值就是npos，是一个非常大的数，当len大于str的长度时，默认到了str的最后一位。

3.遍历 

共有三种遍历方式：

void test2()
{
	string s1("12345678");
	// 1、下标 []
	for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i)
	{
		s1[i]++;
	}
	cout << s1 << endl;


	// 2、范围for
	for (auto& ch : s1)
	{
		ch--;
	}
	cout << s1 << endl;


	// 3、迭代器  -- 通用的访问形式
	string::iterator it1 = s1.begin();
	while (it1 != s1.end())
	{
		*it1 += 1;
		++it1;    // 把string里的内容每一个都加了一
	}

	it1 = s1.begin();
	while (it1 != s1.end())
	{
		cout << *it1 << " ";   //打印每一个内容
		++it1;
	}
	cout << endl;
}

可以看的出：operator[]有两个接口，一个是有const，一个没有const

operator[]，是一个可读且可写的接口。

当const只读对象调用时，就会调用const接口

当只写对象调用时，就会调用非const，

所以对于即可写又可读的接口函数来说，就有两个版本，const和非const

还有一点：operator[]内部有防止越界访问的功能：assert（pos<=size);

迭代器的遍历方法： 这里的迭代器是string类的自定义的一种类型，需要string：： 迭代器我们现在可以看作是 和指针相差不多的东西（行为像指针），但他又不是指针，具体的底层我们后面会见面。 begin()就是指向第一个位置，end()指向最后一个有效字符的下一个位置

迭代器要注意的地方：

我们可以看到：迭代器也分为const和非const，那什么时候分别用哪个呢？

const_iterator:只能在const对象下使用，并且const迭代器可以改变迭代器本身，但不能改变迭代器所指向的内容 

迭代器有正向迭代器和反向迭代器：

void Print(const string& s)
{

	// 只读不写，可以遍历改变it，但不能改变他指向内容
	string::const_iterator it = s.begin(); //正向迭代器
	while (it != s.end())
	{
		// *it += 1;  错误！

		cout << *it << " ";
		++it;
      //正向迭代器就是正着迭代++
	}
	}
	cout << endl;

	//string::const_reverse_iterator rit = s.rbegin();
	auto rit = s.rbegin();       //反向迭代器
	while (rit != s.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
       //都是++，这里不可以类比指针反向迭代器就是反着迭代++
	}
	cout << endl;
}

学会了吗？

 3.capacity

1.size，lenth，max_size,capacity

在string中，我们会怎么描述字符串长度？？length是不是更贴合，那为什么又有size呢？？

因为string是早于stl的，在它之后size更普遍适用，为了普遍化，那只能添加一个size了

size==length，就是求长度或者字符个数。（length淘汰！！）

只读接口，加const

 capacity:string的容量，和size可不相同。

clear：因为stl只是规范了每个接口名字或者参数，但并没有将每一个容器函数的细节拿捏死，所以对于clear，我们并不知道他清空数据以后，是否还要回收空间。得需要验证！

void test4()
{
	string s("hello world");
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.length() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;

	s.clear();
	cout << s << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
}

可以发现，clear之后并没有回收空间，也不会缩容

empty(),就是来判空的

2.shrink_to_fit

当capacity大于size时，将size和capacity保持一致，会缩容，但缩容代价还是挺大的，一般也不这么搞。

3.reserve、resize（重点）

只改变capacity 在我们知道需要多少空间时，插入数据，为了防止反复扩容（扩容代价大），我们可以提前预留空间，开辟好。 那到底是怎么扩的呢？？一次扩多少？ 我们在vs和g++上分别测试得出：vs上面会1.5倍扩容，但是存在内存对齐问题，会有些许偏差，但空间还是大于我们要开辟的。g++就是2倍扩容，要多少扩多少，不会有偏差。

 第一次预留500，第一次扩容到766，第二次扩容1149，差不多就是1.5倍

resize:它改变的是 size

当n不同，resize会分为三种情况：(n为size改变后的值）

举例说明：

void test6()
{
    //当n<size，不会缩容（删数据）

	string s1("hello world");
	s1.resize(4);
	cout << s1.size() << endl;
	cout << s1.capacity() << endl;
	cout << s1 << endl << endl;

    //当size<n<=capacity （插入数据）

	string s2("hello world");
	s2.resize(15, '#');
	cout << s2.size() << endl;
	cout << s2.capacity() << endl;
	cout << s2 << endl << endl;

    //当n>capacity，  （扩容+插入数据）

	string s3("hello world");
	s3.resize(20, '#');
	cout << s3.size() << endl;
	cout << s3.capacity() << endl;
	cout << s3 << endl << endl;
}

所以resize功能还是比较完善健全的。

 4.operator[],at

 他们是一样的，都是读写到string中的某个值，进行操作。

但是区别在于：当发生越界时，operator[]会直接assert（）报警告；而at则会抛异常（后面我们会详细了解）

5、Modifiers

1.push_back, append, operator+=

插入：

push_back :尾插

下面通过举例来观察： 

void test7()
{
 //push_back
	string s1("hello world");
	s1.push_back('x');
	s1.push_back('y');
	cout << s1 << endl;

 //append
	string s2("1111111111");
	s2.append(s1);
	cout << s2 << endl;

//operator+=
	string s3("666");
	s3 += ' ';
	s3 += "hello world";
	s3 += s2;
	cout << s3 << endl;
}

2.insert，erase

适用于头插，头删，中间插入和删除

但这两种函数我们都不建议经常使用，因为它的效率很低，在删除或者插入时，就会有数据挪动，效率很低。

void test8()
{
	string s("hello world");
	s.insert(0, "bit");
	cout << s << endl;

	s.erase(0, 3);
	cout << s << endl;

	s.insert(5, "bit");
	cout << s << endl;

	s.erase(5,3);
	cout << s << endl;

	s.erase(5);  //第二个参数不提供，默认是npos，直接从pos删到最后一个。
	cout << s << endl;
}

 3.assign，replace（不重要）

assign（功能）：先clear，再赋值 

replace：替换内容

void test9()
{
	string s("3456789");
	s.assign("1234");
	cout << s << endl;

	string s1("hello world");
	s1.replace(6, 10, "666");
	cout << s1;
}

4.find，c_str，substr

find:也有缺省值，默认不提供，直接找到最后一个

c_str:取出C形式字符串（底层指针）

substr：取出str的一部分，再将其构建成新对象返回

getline：输入可以中间带空格的字符串

总结

这就是我们经常要用到的函数接口，更底层的内容，需要我们在模拟实现的时候，去好好感悟，下期再见！